Ionosfera este ce? Straturi ionospherice

Atmosfera Pământului este formată din mai multe părți, fiecare având o compoziție diferită. Stratosphere, exosphere, troposferă, ionosferă și alte straturi protejează toată viața de pe planetă de greu radiația cosmică.

Ionosferă: compoziție

Acest strat al atmosferei constă dintr-un amestec de gaze. Sunt foarte puțini acolo, așa se spune despre aerul foarte descărcat la această altitudine. De aceea zborurile din acest loc sunt imposibile. Cea mai mare parte a ionosferei Pământului conține atomi neutrii de azot și oxigen. Dar compoziția sa principală este o plasmă quasineutrală în care numărul de particule încărcate pozitiv este aproximativ egal cu cantitatea de particule încărcate negativ. Astfel de ioni devin tot mai mult cu distanța de la Pământ. Prin urmare, ionosfera este uneori numită învelișul de plasmă al Pământului.

Compoziția principală a ionosferei de la 50 la 100 de kilometri deasupra suprafeței Pământului este oxigenul, azotul și sodiul. Dar după 100 km, hidrogenul și heliul încep să predomine în el.

Explicarea numelui

Ionosfera este un strat al atmosferei, numit astfel datorita gradului ridicat de ionizare. Sursa sa este razele X și razele solare ultraviolete. Ioni sunt electroni încărcați negativ. În ionosferă, concentrația lor este foarte mare. La nivelul ionilor este ușor afectată magnetosfera Pământului. Dar cantitatea de electroni ionizați crește cel mai adesea în timpul rachetelor de pe Soare și, de asemenea, datorită trecerii diferitelor corpuri cosmice, de exemplu, a unor particule de meteorit, de-a lungul Pământului. Pe timp de noapte, când nu există radiații solare, nivelul ionizării este afectat de razele cosmice galactice.

Focurile de pe Soare au dus la fluxul de particule elementare - protoni, electroni - către Pământ. Acestea afectează toate straturile atmosferei Pământului. Dar cea mai mare parte a radiațiilor dure este întârziată în ionosferă. În același timp, ionizarea sa crește brusc.

Studiul ionosferei

Acest strat al atmosferei a fost descoperit la începutul secolului XX de către oamenii de știință E. Appleton, M. Barnet, G. Breit și M. Tew. Au descoperit că la o altitudine de 50 km există un strat de gaze care reflectă undele radio. Au început să-l privească. Sa constatat că ionosfera este în mod constant diferită. Chiar și în timpul zilei, compoziția și alte caracteristici se schimbă. Un număr diferit de gaze se află, de asemenea, în dependență de altitudine. Prin urmare, ionosfera a fost împărțită în trei straturi.

Dar înțelegerea deplină a particularităților acestei părți a omenirii atmosferice nu a putut avea loc decât în ​​a doua jumătate a secolului al XX-lea. Am studiat-o de la stațiile ionospherice terestre. Apoi au început să o examineze din interior. La primele rachete, sateliții au urcat în atmosfera superioară. Și oamenii ar putea să înțeleagă ce este ionosfera. Compoziția sa a fost studiată prin utilizarea de rachete de la un spectrometru de masă. Acest lucru a permis, de asemenea, măsurarea altor parametri:

• temperatură;
• concentrație ionică;
• conductivitatea electrică;
• surse de ionizare;
• caracteristicile radiației solare dure.

Ionosfera este, de asemenea, investigată folosind metode radio - studierea undelor radio reflectate. Și sateliții recent au început să fie utilizați, la bord în care există stații și sonde explorând ionosfera de sus. Acest lucru a făcut posibilă formarea unei idei a stratului său superior, inaccesibil studiului de pe Pământ.

Straturi ionospherice

Această parte a atmosferei este, de asemenea, eterogenă. Distinge trei straturi cu diferite grade de ionizare și densitate de gaz.

• În stratul cel mai de jos, care se extinde la 90 km, ionizarea este cea mai mică. Aerul aici este ionizat sub influența lui furtuni magnetice Pământ și, de asemenea, cu ajutorul razelor X ale Soarelui. Prin urmare, noaptea, ionizarea este redusă în continuare.
• Al doilea strat variază de la 90 la 120 de kilometri. Se caracterizează printr-o densitate medie de ioni, care crește puternic în timpul zilei sub influența radiației solare. În acest strat se reflectă undă radio medie și scurtă. Această parte a ionosferei este numită și stratul Kennel-Heaviside, care la studiat prima dată.
• Restul ionosferei este de 130 km deasupra celui de-al treilea strat. Nivelul maxim de ionizare este observat la o altitudine de aproximativ 200 de kilometri. Acest strat face posibilă transmiterea emisiilor radio de undă scurtă pe distanțe lungi. Acest strat a fost deschis de fizicianul englez Appleton.

Care este stratul de ozon?

Sub ionosfera este localizată stratul de ozon. Protejează Pământul de efectele nocive ale radiațiilor ultraviolete și de pierderile de căldură. Oamenii de stiinta au demonstrat ca ozonul este util pentru toate lucrurile vii. Reducerea numărului sau a absenței totale afectează în mod negativ sănătatea oamenilor. Găurile de ozon, descoperite la sfârșitul secolului XX, cauzează o creștere a numărului de cancere. Unii oameni de știință asociază astfel de procese nu cu emisia de gaze de pe suprafața Pământului, ci cu distrugerea straturilor superioare ionizate ale atmosferei, care au început să transmită radiații ultraviolete dăunătoare.

Influența ionosferei asupra comunicațiilor radio

Grad înalt ionizarea aerului în acest strat al atmosferei poate influența comunicarea radio. Particulele încărcate negativ, în mișcare haotic, pot schimba direcția undelor radio și chiar își pot absorbi energia. Ca urmare, există o interferență puternică, dispariția temporară a comunicațiilor radio sau, dimpotrivă, sporirea diversității posturilor de radio îndepărtate.

Oamenii de stiinta au demonstrat ca este ionosfera - acesta este stratul atmosferei care face posibila propagarea undelor radio. Așa sa întâmplat că, datorită acestor valuri, acest strat a fost descoperit în anii 1920.

Pentru transmisia mai precisă a undelor radio pe distanțe lungi, este necesar să se găsească în ionosferă puncte de refracție, reflectând din care acestea vor cădea exact în locul în care este nevoie. Problema este, de asemenea, că o parte din energie este absorbită de ioni încărcați negativ. Aceasta este asociată cu un fenomen în care undele lungi se descompun rapid în ionosferă și sunt mai bine transmise în scurt. În plus, comunicarea radio se deteriorează în timpul furtunilor magnetice, în care ionizarea scade.

Distrugerea ionosferei

Toată lumea știe de ce Pământul are nevoie de o atmosferă. Ionosfera este stratul său, care protejează straturile rămase de radiația cosmică tare. Prin urmare, este foarte important ca compoziția sa să fie menținută la un nivel normal. Dar activitatea umană în ultimii ani conduce la faptul că acest strat al atmosferei începe să se prăbușească. De exemplu, la lansarea Laboratorului Spațial Skayleb, o cantitate imensă de hidrogen este eliberată în ionosferă.

Alte vehicule de lansare nu au nici un efect mai mic asupra compoziției atmosferei. Naveta spațială emite o cantitate mare de clor, monoxid de carbon, oxid de aluminiu, hidrogen atunci când ard combustibil. Un RN Energia este o mulțime de oxid de azot. Toate acestea distrug în mod activ straturile ionosferei și conduc la o scădere a cantității de ozon. Reziduurile de combustibil s-au acumulat mult timp în atmosfera superioară. Mai ales multe dintre ele conțin stratosfera. Ionosfera este foarte sensibilă la modificările compoziției sale, astfel încât ionii sunt distruși rapid.

Se pare că atunci când începeți nave spațiale de-a lungul întregii căi de zbor, se formează un coridor, așa-numita gaură ionospherică. În acest moment, razele cosmice pot pătrunde în atmosferă și pot ajunge pe suprafața Pământului, afectând negativ toate organismele vii.

Luminile nordice

Ionosfera este locul unde se formează un fenomen uimitor, cum ar fi luminile nordice. Apare sub influența radiațiilor din spațiul cosmic. Când particulele cosmice încărcate care se îndreaptă spre Pământ intră în straturile superioare ale ionosferei, apare o perturbare a ionilor, care este percepută de mai jos ca o strălucire frumoasă iridescentă. De fapt, acest proces este o neutralizare în ionosfera de vârtejuri de particule încărcate care vin de la Soare. Dacă nu pentru acest strat, "vântul solar" ar distruge toată viața de pe Pământ.